VI Sem Lab. Mecánica de Fluidos (0622502L)

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA Vicerrectorado Académico

Decanato de Docencia Departamento de Ingeniería Mecánica

Departamento: Ingeniería Mecánica Núcleo: Termofluidos Asignatura: Lab. Mecánica de Fluidos Código: 0622502L H/S: 2 Teoría: Práctica: Lab.: 2 U.C.: 1 Pre-requisito: Co-requisito: 0624604T Equivalencia: 0121L Semestre: VI Especialidad: Ingeniería Mecánica – Ingeniería Industrial – Ingeniería Ambiental 1. JUSTIFICACIÓN:

Adiestrar al estudiante en los procesos típicos de laboratorios y los principios básicos de la mecánica de fluidos con balance entre las aproximaciones teóricas, experimentales y computacionales.

2. OBJETIVO GENERAL:

Instruir y Examinar al estudiante en los procesos típicos de laboratorios mediante la realización de experimentos así como sobre el funcionamiento, rangos de utilización y limitaciones de los instrumentos y medidores, tomas de datos, análisis de resultados, métodos de ajuste de datos y de errores, todos ellos técnicas básicos de detección y medición de las variables y propiedades más comunes de los fluidos en condiciones de estática y dinámica.

3. CONTENIDOS:

Consta de dos (2) Partes de estudio bien diferenciadas. La Estática y Dinámica del Fluido. Inicio: Inducción al Laboratorio Práctica 1. Densidad de los Líquidos. Práctica 2. Viscosidad Absoluta de los Líquidos. Práctica 3. Viscosidad Cinemática de los Líquidos. Práctica 4. Manometría. Práctica 5. Leyes de Flotación Práctica 6. Impacto de un Fluido. Práctica 7. Descarga a través de un Orificio. Práctica 8. Medidores de Caudal. Práctica 9. Pérdidas Hidráulicas.

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4. MÉTODOS Y TECNICAS DE ENSEÑANZA:

Nueve (9) Prácticas de laboratorio y una (1) Inducción en horario de mañana o tarde en grupos de 15 alumnos como máximo/5 grupos por práctica. Las fechas se acuerdan con los alumnos, una vez impartidos los conocimientos teóricos correspondientes a la práctica. Las prácticas son obligatorias y es necesario presentar un informe por grupo una vez realizadas.

5. CRITERIOS Y TÉCNICAS DE EVALUACIÓN (En términos generales):

La evaluación del alumno se hace de forma continuada a lo largo del semestre. No obstante, el alumno deberá realizar al menos un examen que conste de las partes diferentes (teoría y problemas) correspondientes al Laboratorio, más los quices y/o trabajos (informes) personales a lo largo del curso. En todos ellos se exige nota mínima de cinco (5) puntos de aprobado. La nota final se obtiene ponderando los exámenes, quices y los trabajos.

6. BIBLIOGRAFÍA: • R. W Fox & Alan T McDonald - Introducción a la Mecánica de los Fluidos – Ed. Interamericana (Cota Biblioteca Unet TA357||F695) • Robert L Mott - Mecánica de Fluidos Aplicada - Ed Prentice Hall, (Cota Biblioteca Unet TA357||M67) • Claudio Mataix - Mecánica de Fluidos y Turbomáquinas. Ed. Harper & Row, (Cota Biblioteca Unet TJ840||A3M38) • Joseph Franzini - Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería. Ed. McGraw Hill (Cota Biblioteca Unet TA160||D3) • Vennard, John King. Elementos de Mecánica de Fluidos Caracas VENEZUELA, 2da. (Cota Biblioteca Unet QA901||V45] ) • Giles, Ranald V., Mecánica de los Fluidos e Hidráulica. Mc Graw-Hill, México, MEXICO. (Cota Biblioteca Unet TJ844 G555) • Shames, Irving. La Mecánica de los Fluidos. McGraw-Hill, 3ª edición. México, MEXICO (Cota Biblioteca Unet [QA901||S55] ) • Streeter, Víctor L. ; Wylie, E. Benjamin. García Rejón G., Andrés. Mecánica de los fluidos McGraw-Hill , México, MEXICO, 3ra (Cota

Biblioteca Unet [TA357||S875])

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PROGRAMA ANALÍTICO Asignatura: Lab. Mecánica de Fluidos Código: 0622502L Práctica 1: Densidad de los Líquidos Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a las propiedades del Fluido y a sus aplicaciones prácticas de interés.

Objetivos Actividades Contenidos Evaluación Recursos Bibliografía

1. Determinar a temperatura ambiente la Densidad y/o Gravedad Específica de un líquido mediante la Balanza Westphal, y el Densímetro ó Hidrómetro.

2. Calibrar la Balanza

Westphal, y determinar la apreciación de los diferentes Hidrómetros.

3. Hallar la densidad relativa

de una sustancia a otras temperaturas diferentes a la del ambiente, utilizando la conversión de escalas de gravedad.

1. Calibrar la Balanza

2. Tomar los datos que serán las densidades promedios obtenidas por cada miembro del equipo.

3. Determine la densidad del agua.

4. Determine la densidad de cada sustancia.

1. Conocer el equipo de trabajo en el laboratorio.

2. Conocer la distribución, los nombres y el tipo de fluido con que trabaja cada aparato del laboratorio.

3. Medición de la densidad, Gravedad específica.

4. Familiarizarse con los aparatos empleados para medir densidad, Gravedad Específica.

5. Hacer mediciones de densidad y Gravedad Específica para Tres fluidos incompresibles.

Quiz de

conocimientos.

Entrega de Informe

• Guía de

Laboratorio. • Balanza

Westphal. • Probeta de

0-100 ml. • Pipeta • Termómetro • Densímetros • Muestra de

Sustancias o Líquidos a ensayar.

• Calculadora.

R. W Fox & Alan T McDonald - Introducción a la Mecánica de los Fluidos.

Robert L Mott - Mecánica de Fluidos Aplicada.

Giles, R, V., Mecánica de los Fluidos e Hidráulica.

Shames, I. La Mecánica de los Fluidos.)

Streeter, Víctor L. Mecánica de los Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA VICERRECTORADO ACADEMICO

COMISION CENTRAL DE CURRICULUM

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Práctica 2: Viscosidad Absoluta de los Líquidos Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a las propiedades del Fluido y a sus aplicaciones prácticas de interés.


1. Determinar a temperatura ambiente la Viscosidad Absoluta de un líquido mediante la Viscosímetro STORMER.

2. Calibrar el Viscosímetro

Stormer. 3. Graficar la variación de la

viscosidad absoluta versus las temperatura a diferentes valores a la del ambiente.

4. Hallar la ecuación que rige

el comportamiento.


Stormer.

2. Calentar la muestra a diferentes temperaturas asignadas y tomar los datos que serán tabuladas en valor promedio. obtenidas por cada equipo.

3. Determine la viscosidad absoluta

4. Realizar la curva que muestra la variación de la viscosidad vs. La temperatura.



3. Medición de la viscosidad Absoluta.

4. Familiarizarse con los aparatos empleados para medir la viscosidad absoluta.

5. Hacer mediciones de viscosidad absoluta variando la temperatura para un fluido incompresible.

Quiz de

conocimientos.

Entrega de Informe

• Guía de

Laboratorio.

• Viscosímetro Stormer.

• Termómetro

• Muestra de Sustancia o Líquido a Ensayar.

• Probeta de 0-100 ml.

• Calculadora.

• Papel Milimetrado






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Práctica 3: Viscosidad Cinemática de los Líquidos Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a las propiedades del Fluido y a sus aplicaciones prácticas de interés


1. Determinar a la Viscosidad Cinemática de un líquido mediante la Viscosímetro SAYBOLT.

2. Calibrar el Viscosímetro Saybolt.

3. Graficar la variación de la viscosidad cinemática versus las temperatura a diferentes valores a la del ambiente.

4. Hallar la ecuación que rige el comportamiento.

5. Manejar los valores prácticos para Determinar el Índice de Viscosidad (IV) de la Muestra.

6. Manejar la Gráfica Deanny-Davis.


Saybolt.

2. Calentar la muestra a diferentes temperaturas asignadas y tomar los datos obtenidas por cada equipo.

3. Determine la viscosidad cinemática.

4. Hallar el Índice de Viscosidad.

5. Realizar la curva que muestra la variación de la viscosidad vs. La temperatura.



3. Medición de la viscosidad cinemática.

4. Familiarizarse con los aparatos empleados para medir la viscosidad cinemática.

5. Hacer mediciones de viscosidad cinemática variando la temperatura para un fluido incompresible.

Quiz de

conocimientos.

Entrega de Informe

• Guía de

Laboratorio.

• Viscosímetro Saybolt.

• Termómetro

• Muestra de Sustancia o Líquido a Ensayar.

• Probeta de 0-100 ml.

• Calculadora.

• Papel Milimetrado






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Práctica 4: Manometría Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a la manometría, las presiones ejercidas por un Fluidos y a sus aplicaciones prácticas de interés.


1. Definir el Término Presión y las unidades más usuales.

2. Determinar los diferentes Instrumentos de medición de la presión Ejercida por un Fluido.

3. Estudiar el Manómetro Metálico tipo Bourdon.

4. Estudiar el banco Calibrador a Pesas para Manómetros.

5. Estudiar el Calderín como instrumento calibrador de Vacuómetros.

6. Familiarizarse con el funcionamiento de los manómetros diferencial.

7. Hallar los Porcentajes de error de un manómetro en el Banco Calibrador a Pesas.

8. Hallar los Porcentajes de error de vacuómetro en el Calderín.

1. Graduar el Banco

Calibrador a Pesas.

2. Tomar los datos que serán las Lecturas manométrica promedios obtenidas por cada miembro del equipo.

3. Determinar el % de error de los diferentes Manómetros.

4. Utilizar el Calderín para tomar las Lecturas en Vacío de un manómetro.

5. Determinar el % de error del Vacuómetro.


2. Conocer el Manómetro Metálico Simple Tipo Bourdon.

4. Utilizarlo para medir la presión ejercida por un fluido en el Banco Hidráulico de presiones

3. Familiarizarse con el funcionamiento del Calderín.

4. Utilizarlo para medir el vacío ejercido en el Calderín.

5. Familiarizarse con los diferentes tipos de Errores que arrojan los Manómetros.

Quiz de

conocimientos.

Entrega de Informe

• Guía de

Laboratorio.

• Manómetros Metálicos Tipo BOURDON.

• Banco Hidráulico a pesas.

• Equipo Calderín.

• Calculadora.






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Práctica 5: Leyes de Flotación Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a la flotabilidad de un cuerpo en un Fluido y a sus aplicaciones prácticas de interés.


1. Determinar que tipo de equilibrio presenta el cuerpo flotante.

2. Conocer las partes concernientes al Equipo de Flotación y el esquema del cuerpo flotante.

3. Demostrar Teórica y Experimentalmente la Distancia Metacéntrica (CM) desde la línea de flotación.

1. Medir las dimensiones de

la Cubeta (L,A,A)

2. Tomar datos en alturas del peso ajustable para localizar el Centro de Gravedad (CG) por cada miembro del equipo.

3. Determinar la altura (Hs) de inmersión dentro del agua.

4. Determinar el peso del cuerpo flotante y hallar el volumen desplazado del agua.

5. Tabular los datos y obtener la gráfica CG vs. dx/dθ (θ es el ángulo de inclinación)


2. Conocer los nombres y partes con que se identifica el cuerpo flotante.

3. Medición de la distancia entre el centro de flotación y el centro de gravedad.

4. Medición de la distancia entre el centro de flotación y el metacentro.

5. Medición de la distancia a la que el cuerpo flotante pierde la estabilidad.

Quiz de

conocimientos. ó

Evaluación Parcial

y Entrega de

Informe

• Guía de

Laboratorio.

• Cubeta flotante, que incluye mástil, péndulo, peso ajustable escala graduada y la plomada.

• Recipiente contenedor de agua para sumergir la cubeta.

• Calculadora.






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Práctica 6: Impacto de un Fluido Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes al fluido en movimiento y en particular al choque o impacto que un fluido ejerce sobre una superficie fija y a sus aplicaciones en prácticas de interés.


1. Conocer los equipos medidores de caudal Real. (Bancos: Volumétrico e Hidráulico)

2. Determinar que tipo de fuerzas son ejercidas por los fluidos en movimiento.

3. Conocer el Principio de la Cantidad de Movimiento y obtener la ecuación de energía de un fluido y sus aplicaciones prácticas.

4. Conocer las partes concernientes al Equipo de Impacto y el esquema del montaje.

5. Demostrar Teórica y Experimentalmente la Fuerza que al impactar un chorro de agua ejerce sobre una placa (plana y semiesférica)

1. Hallar el caudal real en

un Banco Hidráulico o volumétrico.

2. Tomar datos de las distancias (Y) de la masa (Ñ) ajustable sobre la regleta para restaurar la posición de equilibrio del péndulo en cada placa por separado y por cada miembro del equipo.

3. Realizar todas las pruebas necesarias, tabular los datos y resultados.

4. Graficar la Fuerza Experimental vs. la Fuerza Teórica.

5. Determinar la pendiente de cada curva.

1. Conocer el equipo de trabajo en el laboratorio y el procedimiento experimental.

2. Conocer los nombres y partes con que se identifica el Montaje de Impacto.

3. Conocer el principio de la Cantidad de Movimiento y las ecuaciones que la rigen.

4. Conocer la ecuación de energía de un fluido.

5. Medición de la Fuerza Experimental y teórica sobre una placa de prueba. (Plana y semiesférica)

Quiz de

conocimientos. ó

Evaluación Parcial

y Entrega de

Informe

• Guía de

Laboratorio.

• Banco Hidráulico ó Volumétrico.

• Equipo de Impacto.

• Placas de Pruebas: Plana y semiesférica.

• Cronómetro.

• Agua.

• Calculadora.






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Práctica 7: Descarga por un Orificio Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes al fluido en movimiento y en particular a través de orificios de descarga y a sus aplicaciones industriales de interés.


1. Estudiar el comportamiento de la salida de un fluido por un orificio

2. Conocer las partes concernientes al Equipo de Descarga, esquema del montaje y tubo Pitot.

3. Determinar los Coeficientes de: descarga (Cd), velocidad (Cv) y contracción (Cc) y las ecuaciones que las rigen.

4. Comprobar la relación Cd=Cv*Cc.

5. Aplicar la Ecuación de Bernoulli entre dos puntos.

6. Determinar el porcentaje de error de los coeficientes para las diferentes cabezas hidráulicas. (Alturas)

1. Medir el caudal real que

pasa por el orificio de descarga.

2. Tomar datos de las alturas de contracción (Ho) del agua en el piezómetro al introducir el tubo Pitot, por cada miembro del equipo.

3. Medir el diámetro de contracción del chorro a través de la Vena Contracta.

4. Realizar todas las pruebas necesarias, tabular los datos y resultados.

5. Calcular los coeficientes

6. Graficar Qr vs Ho .


2. Identificar los nombres y partes del Equipo de Descarga.

3. Conocer el principio de funcionamiento del Tubo Pitot.

4. Conocer y aplicar las diferentes ecuaciones de los coeficientes.

5. Medición del caudal experimental y teórico y de la altura a la que cae el chorro de agua desde la base soporte del tanque.

Quiz de

conocimientos

ó

Evaluación

Parcial

y

Entrega de

Informe

• Guía de Laboratorio.


• Equipo completo de Descarga.

• Cronómetro. • Agua. • Calculadora.






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Práctica 8: Medidores de Caudal Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se tratan los temas correspondientes a Medidores del flujo de fluidos y en particular a través de: Tubo Venturi, Placa Orifico, Difusor, Codo PVC y Rotámetro, así como sus aplicaciones industriales.


1. Conocer diferentes métodos para la medición de flujo volumétrico.

2. Analizar el funcionamiento de los elementos de obstrucción para medir flujo volumétrico.

3. Identificar los diferentes instrumentos de medición del Flujo Volumétrico –(Venturi, Placa Orificio, Difusor, Codo PVC y el Rotámetro,).

4. Calcular los caudales teóricos (Qt) de los diferentes medidores y comprarlos con el caudal real (Qr) calculado a través del banco.

5. Determinar los coeficientes para medidores de diferentes diseños y las ecuaciones que las rigen. (Coeficiente Descarga- Coeficiente Recuperador de Presión).

6. Aplicar la Ecuación de Bernoulli y manejar el término altura piezométrica.

7. Manejar la curva de calibración del Rotámetro.

1. Medir el caudal real

que pasa por los instrumentos de medición de flujo.

2. Para todos los instrumentos realizar todas las pruebas necesarias, tomar datos de las alturas piezométricas antes (Hi) y después (Hf) por los miembros del equipo.

3. Relacionar las alturas obtenidas con las áreas de sección transversal de cada instrumento y hallar los coeficientes respectivos.

4. Tabular los datos y resultados.

5. Graficar Qt vs Qr.


2. Identificar los diferentes instrumentos de medición del flujo del fluido y conocer el principio de funcionamiento

3. Conocer y aplicar las diferentes ecuaciones de los coeficientes.

4. Medición del caudal experimental y teórico y de la lectura de la altura piezométrica que marca cada instrumento.

Quiz de

conocimientos. ó

Evaluación Parcial

y Entrega de

Informe

• Guía de

Laboratorio.


• Equipo completo de Medidores de Flujo.

• Cronómetro.

• Agua.

• Calculadora.






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Práctica 9: Pérdidas Hidráulicas Objetivo General: Desarrollar las ecuaciones y leyes fundamentales que rigen el comportamiento de los fluidos emprendidos en el curso de Mecánica de Fluidos. Conocer los instrumentos más comunes de la Mecánica de los Fluidos y aprender a utilizarlos. En el curso se trata el tema correspondiente al cálculo de las pérdidas hidráulicas, en particular a través de diferentes tipos de tuberías y accesorios de control de flujo, así como sus implicaciones en la industria.


1. Estudiar el comportamiento del flujo de un fluido a través de diferentes tuberías y accesorios.

2. Identificar los diferentes componentes del tablero de Pruebas. (Tuberías, Codos, Reducciones, Ampliaciones, Radios de Curvaturas, Válvulas).

3. Determinar las diferentes pérdidas (Mayores) a través los conductos, desarrollando las ecuaciones integrales de continuidad y energía total.

4. Determinar las pérdidas (Menores) a través de los diferentes accesorios del tablero y hallar los diferentes coeficientes de resistencia específico (K) para cada uno de los accesorios.

5. Identificar las ecuaciones para pérdida de carga y el No. de Reynolds (Re)

6. Diferenciar el término de flujo laminar y turbulento.

7. Manejar la gráfica de Moody para hallar el coeficiente de fricción (f)

1. Medir el caudal real

(Qr) que pasa por cada circuito en el tablero hidráulico.

2. Para todos los tramos y accesorios realizar todas las pruebas necesarias, tomar datos de las alturas piezométricas antes (Hi) y después (Hf) de cada elemento por los miembros del equipo.

3. Relacionar las alturas obtenidas con las fórmulas correspondientes a cada instrumento y hallar los coeficientes de resistencia de todos los elementos.

4. Tabular los datos y resultados.

5. Graficar f vs Re, K vs. Qr, K vs. v,

1. Conocer el Tablero de Estudio de Pérdidas Hidráulicas en el laboratorio y el procedimiento experimental.

2. Conocer y aplicar las diferentes ecuaciones de cálculo de los coeficientes.

3. Conocer y manejar las diferentes tablas y listados utilizados para determinar los coeficientes para válvulas y accesorios

4. Medición del caudal experimental y de la lectura de la altura piezométrica que marca cada elemento del tablero.

Quiz de

conocimientos.

ó

Evaluación Parcial

y

Entrega de Informe.

• Guía de

Laboratorio.


• Tablero de Estudio de Pérdidas Hidráulicas.

• Cronómetro.

• Agua.

• Calculadora.






VI Sem Lab. Mecánica de Fluidos (0622502L)

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